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    IP地址常识
    来源:小肖 发表日期:2012-10-26浏览次数:
      谈到因特网,IP地址就不能不提,因为无论是从学习还是使用因特网的角度来看,IP地址都是一个十分重要的概念,INTERNET的许多服务和特点都是通过IP地址体现出来的。 
      (1)IP地址的概念
      我们知道因特网是全世界范围内的计算机联为一体而构成的通信网络的总称。联在某个网络上的两台计算机之间在相互通信时,在它们所传送的数据包里都会含有某些附加信息,这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接受数据的计算机的地址。象这样,人们为了通信的方便给每一台计算机都事先分配一个类似我们日常生活中的电话号码一样的标识地址,该标识地址就是我们今天所要介绍的IP地址。根据TCP/IP协议规定,IP地址是由32位二进制数组成,而且在INTERNET范围内是唯一的。
      (2)IP地址的分类
      我们说过因特网是把全世界的无数个网络连接起来的一个庞大的网间网,每个网络中的计算机通过其自身的IP地址而被唯一标识的,据此我们也可以设想,在INTERNET上这个庞大的网间网中,每个网络也有自己的标识符。这与我们日常生活中的电话号码很相像,例如有一个电话号码为0515163,这个号码中的前四位表示该电话是属于哪个地区的,后面的数字表示该地区的某个电话号码。与上面的例子类似,我们把计算机的IP地址也分成两部分,分别为网络标识和主机标识。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识,IP地址的4个字节划分为2个部分,一部分用以标明具体的网络段,即网络标识;另一部分用以标明具体的节点,即主机标识,也就是说某个网络中的特定的计算机号码。例如,盐城市信息网络中心的服务器的IP地址为210.73.140.2,对于该IP地址,我们可以把它分成网络标识和主机标识两部分,这样上述的IP地址就可以写成:
      网络标识:210.73.140.0
      主机标识:      2
      合起来写:210.73.140.2
      由于网络中包含的计算机有可能不一样多,有的网络可能含有较多的计算机,也有的网络包含较少的计算机,于是人们按照网络规模的大小,把32位地址信息设成三种定位的划分方式,这三种划分方法分别对应于A类、B类、C类IP地址。
    1.A类IP地址
      一个A类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为7位,主机标识的长度为24位,A类网络地址数量较少,可以用于主机数达1600多万台的大型网络。
    2.B类IP地址
      一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码,剩下的两段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为14位,主机标识的长度为16位,B类网络地址适用于中等规模规模的网络,每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
    3.C类IP地址
      一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为21位,主机标识的长度为8位,C类网络地址数量较多,适用于小规模的局域网络,每个网络最多只能包含254台计算机。
    除了上面三种类型的IP地址外,还有几种特殊类型的IP地址,TCP/IP协议规定,凡IP地址中的第一个字节以“lll0”开始的地址都叫多点广播地址。因此,任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点广播地址;IP地址中的每一个字节都为0的地址(“0.0.0.0”)对应于当前主机;IP地址中的每一个字节都为1的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址;IP地址中凡是以“llll0”的地址都留着将来作为特殊用途使用。
        (3)IP的寻址规则
    1、网络寻址规则
        A、 网络地址必须唯一。
        B、 网络标识不能以数字127开头。在A类地址中,数字127保留给内部回送函数。
        C、 网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。
        D、 网络标识的第一个字节不能为“0”,“0”表示该地址是本地主机,不能传送。
    2、主机寻址规则
        A、主机标识在同一网络内必须是唯一的。
        B、主机标识的各个位不能都为“1”,如果所有位都为“1”,则该机地址是广播地址,而非主机的地址。
        C、主机标识的各个位不能都为“0”,如果各个位都为“0”,则表示“只有这个网络”,而这个网络上没有任何主机。
        (4)IP子网掩码概述
        子网掩码是每个网管必须要掌握的基础知识,只有掌握它,才能够真正理解TCP/IP协议的设置。以下我们就来深入浅出地讲解什么是子网掩码。
    1、IP地址的结构
        要想理解什么是子网掩码,就不能不了解IP地址的构成。互联网是由许多小型网络构成的,每个网络上都有许多主机,这样便构成了一个有层次的结构。IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点,将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分,以便于IP地址的寻址操作。
        IP地址的网络号和主机号各是多少位呢?如果不指定,就不知道哪些位是网络号、哪些是主机号,这就需要通过子网掩码来实现。
    2、什么是子网掩码
        子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
        子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同,子网掩码的长度也是32位,左边是网络位,用二进制数字“1”表示;右边是主机位,用二进制数字“0”表示。附图所示的就是IP地址为 “192.168.1.1”和子网掩码为“255.255.255.0”的二进制对照。其中,“1”有24个,代表与此相对应的IP地址左边24位是网络号;“0”有8个,代表与此相对应的IP地址右边8位是主机号。这样,子网掩码就确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。这对于采用TCP/IP协议的网络来说非常重要,只有通过子网掩码,才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系,使网络正常工作。
    A、常用的子网掩码
        子网掩码有数百种,这里只介绍最常用的两种子网掩码,它们分别是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。
        A)子网掩码是“255.255.255.0”的网络:最后面一个数字可以在0~255范围内任意变化,因此可以提供256个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是256-2,即254个,因为主机号不能全是“0”或全是“1”。
        B)子网掩码是“255.255.0.0”的网络:后面两个数字可以在0~255范围内任意变化,可以提供2552个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是2552-2,即65023个。
    IP地址的子网掩码设置不是任意的。如果将子网掩码设置过大,也就是说子网范围扩大,那么,根据子网寻径规则,很可能发往和本地机不在同一子网内的目的机的数据,会因为错误的判断而认为目的机是在同一子网内,那么,数据包将在本子网内循环,直到超时并抛弃,使数据不能正确到达目的机,导致网络传输错误;如果将子网掩码设置得过小,那么就会将本来属于同一子网内的机器之间的通信当做是跨子网传输,数据包都交给缺省网关处理,这样势必增加缺省网关的负担,造成网络效率下降。因此,子网掩码应该根据网络的规模进行设置。
    如果一个网络的规模不超过254台电脑,采用“255.255.255.0”作为子网掩码就可以了,现在大多数局域网都不会超过这个数字,因此“255.255.255.0”是最常用的IP地址子网掩码;笔者见到的最大规模的中小学校园网具有1500多台电脑,这种规模的局域网可以使用“255.255.0.0”。
    B、默认子网掩码
        在Windows 2000 Server中,如果给一个网卡指定IP地址,系统会自动填入一个默认的子网掩码。这是Windows 2000 Server为了节省用户输入时间自动产生的子网掩码。比如,局域网最常使用的IP地址“192.168.x.x”默认的子网掩码是“255.255.255.0”。一般情况下,IP地址使用默认子网掩码就可以了。
        介绍子网掩码的两种简便算法
        IP地址是32位的二进制数值,用于在TCP/IP通讯协议中标记每台计算机的地址。通常我们使用点式十进制来表示,如192.168.0.5等等。
        每个IP地址又可分为两部分。即网络号部分和主机号部分:网络号表示其所属的网络段编号,主机号则表示该网段中该主机的地址编号。按照网络规模的大小,IP地址可以分为A、B、C、D、E五类,其中A、B、C类是三种主要的类型地址,D类专供多目传送用的多目地址,E类用于扩展备用地址。A、B、C三类IP地址有效范围如下表:
        类别  网络号 /占位数   主机号 /占位数   用途
        A  1~126 / 8    0~255 0~255 1~254 / 24 国家级
        B  128~191 0~255 / 16   0~255 1~254 / 16  跨过组织
        C  192~223 0~255 0~255 / 24  1~254  / 8   企业组织
        随着互连网应用的不断扩大,原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来,即网络号占位太多,而主机号位太少,所以其能提供的主机地址也越来越稀缺,目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外,通常都对一个高类别的IP地址进行再划分,以形成多个子网,提供给不同规模的用户群使用。
        这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址,通过对主机号的高位部分取作为子网号,从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码,用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时,在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。
        子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的,也是32位二进制地址,其每一个为1代表该位是网络位,为0代表主机位。它和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个IP地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同,即表明它们共属于同一子网中。
        在计算子网掩码时,我们要注意IP地址中的保留地址,即“ 0”地址和广播地址,它们是指主机地址或网络地址全为“ 0”或“ 1”时的IP地址,它们代表着本网络地址和广播地址,一般是不能被计算在内的。
    A、下面就来以实例来说明子网掩码的算法:
        对于无须再划分成子网的IP地址来说,其子网掩码非常简单,即按照其定义即可写出:如某B类IP地址为 10.12.3.0,无须再分割子网,则该IP地址的子网掩码为255.255.0.0。如果它是一个C类地址,则其子网掩码为 255.255.255.0。其它类推,不再详述。下面我们关键要介绍的是一个IP地址,还需要将其高位主机位再作为划分出的子网网络号,剩下的是每个子网的主机号,这时该如何进行每个子网的掩码计算。
    A)利用子网数来计算
        在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目,以及每个子网内的所需主机数目。
        1)将子网数目转化为二进制来表示
        2)取得该二进制的位数,为 N
        3)取得该IP地址的类子网掩码,将其主机地址部分的的前N位置 1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。
        如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网:
        1)27=11011
        2)该二进制为五位数,N = 5
        3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1,得到 255.255.248.0
        即为划分成 27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。
    B)利用主机数来计算
        1)将主机数目转化为二进制来表示
        2)如果主机数小于或等于254(注意去掉保留的两个IP地址),则取得该主机的二进制位数,为 N,这里肯定 N<8。如果大于254,则 N>8,这就是说主机地址将占据不止8位。
        3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1,然后从后向前的将N位全部置为 0,即为子网掩码值。
        如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网,每个子网内有主机700台:
        1) 700=1010111100
        2)该二进制为十位数,N = 10
    3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置 1,得到255.255.255.255
        然后再从后向前将后 10位置0,即为: 11111111.11111111.11111100.00000000
        即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。
        下面列出各类IP地址所能划分出的所有子网,其划分后的主机和子网占位数,以及主机和子网的(最大)数目,注意要去掉保留的IP地址(即划分后有主机位或子网位全为“0”或全为“1”的):
    A类IP地址:
        子网位 /主机位  子网掩码  子网最大数 /主机最大数
         2/22   255.192.0.0   2/4194302
         3/21   255.224.0.0   6/2097150
         4/20   255.240.0.0   14/1048574
         5/19   255.248.0.0   30/524286
         6/18   255.252.0.0   62/262142
         7/17   255.254.0.0   126/131070
         8/16   255.255.0.0   254/65536
         9/15   255.255.128.0   510/32766 
        10/14   255.255.192.0   1022/16382
        11/13   255.255.224.0   2046/8190
        12/12   255.255.240.0   4094/4094
        13/11   255.255.248.0   8190/2046
        14/10   255.255.252.0   16382/1022
        15/9   255.255.254.0   32766/510
        16/8   255.255.255.0   65536/254
        17/7   255.255.255.128  131070/126
        18/6   255.255.255.192  262142/62
        19/5   255.255.255.224  524286/30
        20/4   255.255.255.240  1048574/14
        21/3   255.255.255.248  2097150/6
        22/2   255.255.255.252  4194302/2
    B类IP地址:
    子网位 /主机位 子网掩码  子网最大数 /主机最大数
    2/14   255.255.192.0   2/16382
    3/13   255.255.224.0   6/8190
    4/12   255.255.240.0   14/4094
    5/11   255.255.248.0   30/2046
    6/10   255.255.252.0   62/1022
    7/9   255.255.254.0   126/510
    8/8   255.255.255.0   254/254
    9/7   255.255.255.128  510/126
    10/6   255.255.255.192  1022/62
    11/5   255.255.255.224  2046/30
    12/4   255.255.255.240  4094/14
    13/3   255.255.255.248  8190/6
    14/2   255.255.255.252  16382/2
    C类IP地址:
    子网位 /主机位 子网掩码  子网最大数 /主机最大数
    2/6   255.255.255.192  2/62
    3/5   255.255.255.224  6/30
    4/4   255.255.255.240  14/14
    5/3   255.255.255.248  30/6
    6/2   255.255.255.252  62/2
        大家都应该知道2的0次方到10次方是多少把?也给大家说一下,分别是:1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024。如果你希望每个子网中只有5个ip地址可以给机器用,那么你就最少需要准备给每个子网7个ip地址,因为需要加上两头的不可用的网络和广播ip,所以你需要选比7多的最近的那位,也就是8,就是说选每个子网8个ip。
        好,到这一步,你就可以算掩码了,这个方法就是:最后一位掩码就是256减去你每个子网所需要的ip地址的数量,那么这个例子就是256-8=248,那么算出这个,你就可以知道那些ip是不能用的了,看:0-7,8-15,16-23,24-31依此类推,写在上面的0、7、8、15、16、23、24、31(依此类推)都是不能用的,你应该用某两个数字之间的IP,那个就是一个子网可用的IP,怎么样?
        拿200台机器分成4个子网来做例子吧。200台机器,4个子网,那么就是每个子网50台机器,设定为192.168.10.0,C类的IP,大子网掩码应为255.255.255.0,对吧,但是我们要分子网,所以按照上面的,我们用32个IP一个子网内不够,应该每个子网用64个IP(其中62位可用,足够了吧),然后:子网掩码应该是256-64=192,那么总的子网掩码应该为:255.255.255.192。算算:0-63,64-127,128-191,192-255,这样你就可以把四个区域分别设定到四个子网的机器上了
        (5)IP的其他事项
    1.一般国际互联网信息中心在分配IP地址时是按照网络来分配的,因此只有说到网络地址时才能使用A类、B类、C类的说法;
    2.在分配网络地址时,网络标识是固定的,而计算机标识是可以在一定范围内变化的,下面是三类网络地址的组成形式:
    A类地址:73.0.0.0
    B类地址:160.153.0.0
    C类地址:210.73.140.0
    上述中的每个0均可以在0~255之间进行变化。
    3.因为IP地址的前三位数字已决定了一个IP地址是属于何种类型的网络,所以A类网络地址将无法再分成B类IP地址,B类IP地址也不能再分成C类IP地址。
    4.在谈到某一特定的计算机IP地址时不宜使用A类、B类、C类的说法,但可以说主机地址是属于哪一个A类、B类、C类网络了。
        通过上面的学习,大家对IP地址肯定有了了解。有了IP地址大家就可以发送电子邮件了,并且可以获得Internet网上的其他信息,例如可以获得Internet上的WWW服务、BBS服务、FTP服务等等。共享有子网掩码和ip地址的关系。
        子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据。
        最为简单的理解就是两台计算机各自的IP地址与子网掩码进行AND运算后,如果得出的结果是相同的,则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的,可以进行直接的通讯。就这么简单。 
     

     

       
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